Uma tigela de água polvilhada com flocos de pimenta está pronta na bancada da cozinha de Mahesh Bandi. Bandi, professor de física do Instituto de Ciência e Tecnologia da Universidade de Pós-Graduação (OIST) de Okinawa, umedece a ponta de um pauzinho com sabonete líquido, diversão escrita em seu rosto, e pergunta aos convidados do jantar suas previsões:o que farão os flocos quando o sabão encontrar a superfície da água?

Ele toca o pauzinho na água - de repente, os flocos fogem do centro da tigela. Este é apenas um exemplo muito simples do efeito Marangoni, que Bandi estuda em seu laboratório na Unidade de Interações Coletivas do OIST.

Relatado já em 1686, o fenômeno resulta de uma diferença na tensão superficial - a qualidade que faz com que uma superfície líquida se comporte como se fosse uma membrana elástica esticada. A substância com maior tensão superficial puxa com mais força do que aquela com menor tensão superficial, puxando o fluxo de líquido em sua direção.

James Thomson, o irmão mais velho do físico Lord Kelvin, descreveu o fenômeno em 1855 como "os movimentos curiosos comumente observados no filme de vinho aderindo ao interior de uma taça de vinho". A mesma força permite que os striders de água deslizem ao longo da superfície de um lago, e, como Bandi demonstra, faz com que os flocos se movam pela água. Ainda, apesar de sua onipresença, o efeito Marangoni é evasivo.

"Você pode ver na sua cozinha, mas é notoriamente difícil de quantificar, "disse Bandi. Em um novo estudo publicado na revista Cartas de revisão física , ele e seus colegas apresentam um método para fazer exatamente isso, estudando o fenômeno por meio de três medições independentes diferentes.

O sabonete líquido faz várias coisas quando toca uma tigela de água:parte dele se espalha pela superfície da água, enquanto alguns começam a se dissolver na água. Os pesquisadores descobriram que esses fatores - que juntos constituem o efeito Marangoni - podem ocorrer em vários graus.

Bandi e seus colegas trabalharam a partir de um modelo matemático desenvolvido pelo professor da Brown University, Shreyas Mandre, que prevê como um líquido como a água interage com um surfactante - um líquido como sabão ou detergente, que têm menor tensão superficial, introduzido em sua superfície. Usando uma sala limpa feita sob medida, cientistas do OIST realizaram vários experimentos para confirmar as previsões de como os líquidos interagiriam.

Para mostrar o movimento do líquido, os pesquisadores usaram um recipiente retangular cheio de água. Próximo, eles usaram uma seringa para depositar surfactante, também contém partículas minúsculas, na interface ar-água - a superfície exata da água.

Os pesquisadores então visualizaram a velocidade dos dois líquidos usando uma técnica chamada Velocimetria Laser Doppler, que detecta mudanças na frequência das ondas de luz quando um feixe de laser as atinge. Eles verificaram seus resultados com dois métodos adicionais. Os cientistas mediram a propagação do surfactante através da camada limite e na água subjacente. Eles também mediram a "tensão de cisalhamento" ou intensidade com que o surfactante arrasta a água.

Os pesquisadores descobriram que, usando seu modelo, eles podiam prever com precisão a velocidade de propagação de um surfactante. Suas descobertas se encaixam em um de dois cenários:dependendo se o surfactante se dissolveu prontamente ou não, ele se difundiu na água mais ou menos rapidamente do que se espalhou pela superfície da água.

Trabalhos anteriores sugeriram que um surfactante se dissolve na água mais rápido do que se espalha pela superfície, mas o novo estudo demonstra um quadro mais complexo de como a dissolução e a disseminação do surfactante afetam o fenômeno.

Os pesquisadores descobriram que essa medida dependia da dissolução imediata do surfactante ou não. Se então, ele se difundiu na água mais rapidamente do que se espalhou por sua superfície, e se não, ele se difundiu menos rapidamente do que se espalhou.

O estudo dá mais um passo em direção à compreensão de um fenômeno complexo e dinâmico.

“A teoria é uma aproximação da realidade, mas o mundo real é confuso, "disse Bandi. Mesmo assim, ele e seus colaboradores foram capazes de prever o comportamento dos líquidos no mundo real - "prova de que a teoria funciona".